Versailles, aile des Ministres : vermiculures EarthCache

L’aile des Ministres fait partie du château de Versailles dont la construction a été décidée par le roi Louis XIV. En deux parties, l’aile nord et l’aile sud, elle a été achevée en 1679 par l'architecte Jules Hardouin-Mansart et logeait alors les services administratifs du gouvernement. Aujourd'hui, elle abrite des services liées à la visite du château.

Au travers de cette cache, nous vous proposons de découvrir sur l’aile sud des vermiculures qui sont une forme d’altération des pierres de construction.

The Ministers' Wing (l’aile des Ministres) is part of the “Château de Versailles”, the construction of which was decided by king Louis XIV. In two parts, the north and south wings, it was completed in 1679 by architect Jules Hardouin-Mansart and housed the government's administrative services. Today, it houses services related to the “Château” tour.

Through this cache, we invite you to discover vermiculations on the south wing, which are a form of weathering of building stones.

Aux coordonnées indiquées, vous vous trouvez dans le prolongement de l’aile des Ministres sud. Observez les portions du mur en flou (A) sur la photo ci-dessous à gauche ainsi que les zones B et C (5ème et 6ème rangées des blocs de pierre). Un contour carré est visible non loin.

 At the specified coordinates, you're in the extension of the Ministers' south wing. Look at the blurred sections of the wall (A) on the photo below left, as well as areas B and C (5th and 6th rows of stone blocks). A square outline is visible nearby.

Travail à effectuer

1. Selon vous, qu’est-ce qui peut faire croire que des croûtes noires ont joué un rôle important dans l’apparition de vermiculures sur cette façade ?
2. Que remarquez-vous dans les dépressions des zones B et C ? Quelle est la relation entre ces deux zones ? Est-ce en ligne avec votre réponse donnée pour la question n°1 ou l’infirme-t-elle ?
3. Une photo de vous, ou d’un objet caractéristique vous appartenant, prise dans les environs immédiats (pas de photo « d’archive » svp) est à joindre soit en commentaire, soit avec vos réponses. Conformément aux directives mises à jour par GC HQ et publiées en juin 2019, des photos peuvent être exigées pour la validation d'une earthcache.

Marquez cette cache « Trouvée » et envoyez-nous vos propositions de réponse. Nous vous répondrons si cela était nécessaire.

Homework

1. In your opinion, what makes you think that black crusts played an important role in the development vermiculations on this façade?
2. What do you notice in the depressions of zones B and C? What is the relationship between these two zones? Is this in line with your answer to question 1, or does it invalidate it?
3. A picture of you, your GPS/cellphone or something else personnal, taken in the immediate aera (no "stock" photos please) is to be attached either as a comment or with your answers. In accordance with updated GC HQ guidelines published in June 2019, photos may be required for validation of an earthcache.

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Vermiculures
Ce terme est employé dans deux domaines. Dans le domaine de l’architecture pour les pierres ornementales : il s’agit d’un motif décoratif en forme de galeries de vers, décrivant des courbes sinueuses courtes et irrégulières gravées en creux dans la pierre.

Dans le domaine de la géologie, les vermiculures peuvent le plus souvent être observées sur les parois des grottes en milieu karstique (un paysage de roches calcaires touchées par l'érosion). Il s’agit de dépôts fins de minéraux au sein desquels l’activité bactérienne a pu joueur un rôle. Le terme est aussi employé pour qualifier les formes de dissolutions d'une surface rocheuse évoquant une piste de vers sur les pierres de construction.

Dans la littérature, vous rencontrerez parfois le terme « vermiculatures » ou bien encore « vermiculations », ce dernier est cependant emprunté à la langue anglaise.

Vermiculations
This word is used in two fields. In the field of architecture, for ornamental stone: a decorative pattern in the shape of worm galleries, describing short, irregular sinuous curves carved into the stone.

In the field of geology, vermiculations can most often be observed on cave walls in karstic environments (a landscape of limestone rocks affected by erosion). These are fine mineral deposits in which bacterial activity may have played a role. The term is also used to describe forms of rock surface dissolution reminiscent of worm tracks on building stones.

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Mais comment se forment-t-elles au sein des pierres de construction ?
Les vermiculures sont une forme d’alvéolisation, qui, elle-même, est le résultat visible de la dégradation de certains types de roches. Il s’agit d’un processus d’érosion différentielle : la résistance des matériaux n’est pas homogène et ce sont des différences minimes qui permettent aux processus d’altération et d’érosion d’avoir lieu.

L’alvéolisation se manifeste par la formation de petites cavités, parfois en nid-d’abeilles, à la surface de la roche. Plusieurs facteurs, que nous n'allons pas détailler, interviennent dans ce processus :

• la composition minéralogique hétérogène de la roche ;
• la solubilité différentielle en présence d’eau ;
• le vent, la pluie battante, l'eau salée, les embruns marins, etc. ;
• le cycle gel/dégel et le cycle humidité/sécheresse ;
• la pollution atmosphérique pour les roches en milieu urbain.

Les roches les plus concernées par cette dégradation sont (particulièrement) les grès et ensuite les roches calcaires. Cependant, l’alvéolisation peut être observée au sein d’autres types de roches.

1. Vermiculures décoratives. - 2. Alvéolisation dans le grès. - 3. Alvéolisation dans du calcaire (partiellement due à des fossiles). - 4. Alvéolisation dans des schistes. - 5. Alvéolisation dans une roche magmatique. - 6. Concrétions alvéolaires ferrugineuses (partiellement dues à des bactéries) qui n’ont rien à voir avec l’alvéolisation.

1. Decorative vermiculations. - 2.Honeycombs sandstone. - 3. Honeycombs in limestone (partly due to fossils). - 4. Honeycombs in shale. - 5. Honeycombs in magmatic rock. - 6. Alveolar ferruginous concretions (partly due to bacteria), that are not linked to honeycomb weathering.

But how do they form in building stone?
Vermiculures are a form of honeycomb weathering, which is itself the visible result of the degradation of certain types of rock. It's a process of differential erosion: the strength of materials is not homogeneous, and it's only small differences that allow the processes of weathering and erosion to take place.

Honeycomb weathering occurs when small, sometimes honeycomb-shaped cavities form on the rock surface. Several factors, which we won't go into in detail here, are involved in this process:

• the heterogeneous mineralogical composition of the rock;
• differential solubility in the presence of water;
• wind, driving rain, salt water, sea spray, etc.;
• the freeze/thaw cycle and the humidity/drought cycle;
• atmospheric pollution for rocks in urban environments.

The rocks most affected by this degradation are (particularly) sandstone, followed by limestone. However, honeycomb weathering can also be observed in other rock types.

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De la pierre de construction saine à son alvéolisation
Le dioxyde de souffre - SO₂ - peut jouer un rôle important dans un processus d’alvéolisation au sein de pierres de construction. Il s’agit d’un gaz qui peut être émis lors de l’éruption d’un volcan, mais il est le plus souvent d’origine anthropique (du fait de l’activité humaine) : procédés industriels et combustion de certains produits.

Sa combinaison à l’eau, sous la forme de pluie, de brouillard ou de rosée va produire de l’acide sulfurique (les fameuses pluies acides) qui, en réaction avec la calcite contenu dans les pierres calcaires, comme ici à Versailles, va progressivement transformer la surface de la roche calcaire en gypse. Le gypse à son tour pourra piéger les particules carbonées ou d’autres particules et l’ensemble sera visible par de belles croûtes noires à la surface de la pierre (à condition qu’elle ne soit pas trop exposée aux pluies battantes, aux ruissellements).

Le gypse étant plus soluble et plus volumineux que la calcite, cela provoque des tensions internes dans la pierre. Avec des cycles humidité/sécheresse le gypse se dissout, recristallise, se dilate et provoque des fissures, la désagrégation des grains, la chute de fragments de croûte. L’alvéolisation s’installe.

From clean building stone to honeycombs
Sulfur dioxide - SO₂ - can play an important key role in honeycomb weathering within building stone. It's a gas that can be emitted when a volcano erupts, but is more often of anthropogenic origin (due to human activity): industrial processes and combustion of certain products.

Combined with water, in the form of rain, fog or dew, it produces sulfuric acid (the famous acid rain) which, in reaction with the calcite contained in limestone, as here at Versailles, gradually transforms the surface of the limestone into gypsum. The gypsum, in turn, can trap carbonaceous and other particles, resulting in beautiful black crusts on the surface of the stone (provided it's not too exposed to driving rain or run-off).

As gypsum is more soluble and voluminous than calcite, it causes internal tensions in the stone. With humidity/drought cycles, gypsum dissolves, recrystallizes and expands, causing cracks, grains to disintegrate and crust fragments to fall off. Honeycombs sets in.

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De l’alvéolisation chaotique aux vermiculures « esthétiques »
La formation de vermiculures avec une esthétique proche de celle issue d’un traitement artistique sur les pierres est le résultat d’une fine et savante alchimie. À ce jour, elle n’a pas été entièrement élucidée, mais voici quelques pistes pourrait l’expliquer.

Teneur minérale homogène de la pierre.
Une pierre avec une structure régulière, sans inclusions dures, va s’altérer de manière plus prévisible et harmonieuse. Cela produit une érosion douce et progressive.

Croûte noire continue mais mince.
Une croûte fine mais cohérente, légèrement fissurée, tend à se détacher de manière uniforme et superficielle. Cela crée des motifs linéaires ou sinueux dont la répétition et la finesse se rapproche d’un travail artistique.

Zones abritées, peu ruisselées.
Les vermiculures les plus « jolies » apparaissent souvent à l’abri des projections d’eau. L'absence d’érosion brutale permet à la croûte noire de se développer comme un vernis et de se fissurer en surface uniquement.

Faible amplitude thermique.
Des conditions de température relativement stables, sans cycles brutaux de gel/dégel, évitent l’effritement brutal et les effondrements de croûte.

Activité biologique.
Encore insuffisamment étudiée, l’activité biologique pourrait joueur un rôle dans la formation de vermiculures. Selon une étude concernant les pierres de construction, la présence de bactéries est plus importante au sein des vermiculures qu’au sein de l’alvéolisation. Cependant rien ne permet d’affirmer si cette présence est un facteur déclenchant ou une conséquence du processus de « vermiculation ». Par ailleurs, certains organismes peuvent créer des motifs plus réguliers sur la surface de la roche. Par exemple, des lichens qui poussent de manière organisée peuvent contribuer à la formation de motifs esthétiques.

From chaotic honeycombs to “aesthetic” vermiculations
The formation of vermiculations with aesthetics similar to those resulting from artistic treatment of stone is the result of a fine and skilful alchemy. To date, it has not been fully understood, but here are a few possible explanations.

Homogeneous mineral content.
A stone with a regular structure, free of hard inclusions, will weather more predictably and harmoniously. This results in soft, gradual erosion.

Continuous but thin black crust.
A thin but consistent crust, slightly cracked, tends to come off evenly and superficially. This creates linear or sinuous patterns whose repetition and finesse are reminiscent of artistic work.

Sheltered areas with little runoff.
The most attractive vermiculations often appear sheltered from water splashes. The low level of erosion allows the black crust to develop like a varnish, cracking only on the surface.

Low thermal amplitude.
Relatively stable temperature conditions, without abrupt freeze/thaw cycles, prevent sudden crumbling and crust collapse.

Biological activity.
As yet insufficiently studied, biological activity may play a role in the development of vermiculations. According to a study of building stone, bacteria are more prevalent among vermiculations than in honeycombs. However, it's not clear if this is a trigger or a consequence of the vermiculation process. In addition, some organisms can create more regular patterns on the rock surface. For example, lichens that grow in an organized way can contribute to the formation of aesthetic patterns.

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Croûte noire et encrassement
Une croûte est une accumulation de matériaux en une ou plusieurs couches superficielles. Elle peut contenir des dépôts exogènes combinés avec des matériaux dérivés de la pierre. Elle est fréquemment de couleur foncée, mais peut également être de teinte claire. Les croûtes peuvent avoir une épaisseur homogène, auquel cas elles reproduisent fidèlement les contours de la pierre, ou bien avoir une épaisseur irrégulière ce qui perturbe la lecture des détails superficiels.

La croûte noire, ou grise foncée, est généralement fortement adhérente et se développe en milieu urbain, dans des zones protégées de l’impact direct de la pluie ou des ruissellements d’eau. Les croûtes noires sont principalement constituées de particules provenant de l’atmosphère, piégées dans une matrice de gypse.

L'encrassement est un dépôt très fin de particules exogènes (par ex. poussières, suies) donnant un aspect sale à la surface de la pierre. Un encrassement peut évoluer en croûte noire lorsque son épaisseur et son adhésion s’accroissent.

1. Encrassement. - 2. Encrassement se transformant en croûte noire. - 3. Majoritairement de la croûte noire - 4. Croûtes noires

1. Soiling. - 2. Soiling turning into black crust. - 3 Mostly black crust. - 4. Black crust.

Black crust and soiling
A crust is an accumulation of materials in one or more surface layers. It may contain exogenous deposits combined with stone-derived materials. It is frequently dark in color, but can also be light in shade. Crusts can be of uniform thickness, in which case they faithfully reproduce the contours of the stone, or of irregular thickness, which disturbs the reading of surface details.

Black crust (or dark gray) is generally highly adherent and develops in urban environments, in areas protected from the direct impact of rain or water runoff. Black crusts are mainly made up of particles from the atmosphere, trapped in a gypsum matrix.

Soiling is a very fine deposit of exogenous particles (e.g. dust, soot) giving a dirty appearance to the stone surface. Soiling can evolve into a black crust as its thickness and adhesion increase.